《珊瑚与共生藻类的相互作用有助于缓解压力但要付出代价》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2020-02-10
  • 在奥阿胡岛(O‘ahu)卡纳奥赫湾(Kāne'oheBay)温暖、明亮的浅水域中,夏威夷米珊瑚(Montipora capitata)比深海珊瑚拥有更多耐热的共生微藻。夏威夷大学(UH)马诺分校海洋与地球科学技术学院(SOEST)的科学家最近发表的一项研究证明了这种模式,他们认为,尽管这种模式可以帮助珊瑚抵御热浪,但这是有代价的,当热浪过去,海水温度降低后其营养成分将降低。

    上世纪以来,卡纳奥赫湾遭受了人类的重大影响,比如清淤、污水污染和城市化,还包括气候变化导致的局部漂白事件。尽管经历了这一独特而艰难的历史时期,卡纳奥赫湾的珊瑚依然繁盛。某些珊瑚对环境压力耐受力的增强部分归因于其体内的微藻物种。

    过去二十年的研究表明,珊瑚的共生藻类非常独特,每个群体具有不同的承压能力,例如引起珊瑚白化的海水温度升高。

    SOEST太平洋生物研究研究中心博士后,该研究的主要作者Chris Wall提到,他们想更多地了解这些共生体对珊瑚的影响,以及具有不同共生物种的珊瑚是否都要为此付出代价。

    米珊瑚与两个不同的共生微藻群落形成共生关系。通过基因测序,研究小组发现光的可利用性决定了这些共生体在卡纳奥赫湾采样的珊瑚中的分布,而耐热共生体在浅层水域更为常见。有趣的是,尽管与其他共生物种相比,耐热微藻在珊瑚组织内的存在量高得多,但它们为浅层珊瑚宿主提供的能量较少。

    珊瑚有两种能量来源:珊瑚中共生微藻类以及周围水域的食物,例如像虾一样的微小动物。Wall发现,令人惊讶的是,珊瑚没有通过吃更多的食物来补偿其共生微藻提供能量的减少。这是一个非常酷的发现,因为他们首次确认珊瑚中的共生物种正在影响珊瑚的营养水平。

    黑暗的水域和更频繁的干扰可能使耐压力的珊瑚共生体在当地珊瑚种群中扩散。这项研究表明,尽管耐压能力在挑战时期可能会比较有利,但这些共生体为珊瑚提供的食物较少,从长远来看,对珊瑚的益处可能不大。

    Wall说还提到,气候变化和海洋变暖正在改变珊瑚与其共生藻类之间相互作用的成本和收益。当他们考虑协助珊瑚承受环境压力的技术时,他们的工作突出了需要考虑共生生物群落如何影响珊瑚,使其超出耐压能力。他们的发现对于卡纳奥赫湾的人们也很重要,考虑到浅水区域具有耐应力藻类的珊瑚丰度更高,锚和船只撞击造成的任何损害都可能严重损害这些珊瑚种群。

    (张灿影 编译)

  • 原文来源:https://www.soest.hawaii.edu/soestwp/announce/news/reef-corals-partnership-with-microalgae-may-get-them-through-a-stressful-time-but-theres-a-trade-off/
相关报告
  • 《澳研究人员利用基因组数据研究珊瑚与藻类的共生关系》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-05-21
    • 澳大利亚昆士兰大学的研究人员认为,揭开珊瑚和生活在其中的藻类之间关系的秘密,将有助于防止珊瑚白化。 在环境压力下,珊瑚和藻类之间的共生关系一旦破裂,珊瑚就会失去能量来源,发生白化现象。分子生物科学研究所Cheong Xin Chan博士是研究作者之一,他表示目前大多数都是关于珊瑚礁的研究,很少涉及到生活在其中的藻类。对它们共生关系背后的分子机制知之甚少,但如果一开始就不了解它们之间的共生关系,又如何能理解它们关系的破裂呢? Chan博士的团队正在利用基因组数据来寻找增强藻类恢复力和帮助珊瑚适应气候变化的基因。珊瑚内的藻类是鞭毛藻类,是一种浮游植物,一种微小的光合生物,它们自己制造食物,从阳光中获取能量。这个藻类家族非常多样化,有些是有毒的,会导致有害的赤潮爆发,而另一些则会发出生物荧光或生长在海冰中,其中许多是自由生活的。 第一作者Raul González-Pech说,藻类基因组大约是人类基因组的一半,它们拥有我们所见过的一些最奇怪的基因组。人类细胞中有23对染色体,但藻类细胞的DNA紧密结合,我们仍然不知道它们究竟有多少条染色体。 此前的研究都是基于细菌或寄生虫,研究人员预测这些藻类将有类似的进化路径,但遗传数据显示,它们的运作方式与细胞内的其他生物非常不同。早期对基因组的分析结果表明这些藻类可能具有有性繁殖的能力,这可能增强它们适应环境的能力。 研究人员想比较共生和自由生活藻类的基因组,以了解不同生活方式和基因组差异之间的关联性。这将为研究它们与珊瑚的共生关系提供更多线索。鞭毛藻对澳大利亚大堡礁的生存至关重要。研究人员可以利用基因组信息来解决一些基本问题,例如,是什么使这些藻类成功地成为珊瑚礁的共生伙伴,它们如何提高某些珊瑚的耐热性。目前4年时间内研究人员已经对其中9个藻类基因组进行了测序。该研究成果已发表在《生态与进化趋势》(Trends in Ecology & Evolution)杂志上。 (张灿影 编译) 图片源自网络
  • 《研究珊瑚的进食习惯有助于了解珊瑚礁的恢复力》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:mall
    • 发布时间:2018-11-08
    • 斯克里普斯海洋学研究所(以下简称Scripps)的研究人员发现,生活在高产水域的珊瑚有充分吸收利用食物的便捷条件。10月18日发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上的这篇文章,重新评估了对珊瑚生存方式的科学理解,并有助于预测珊瑚在气候变化条件下的恢复程度。 珊瑚礁生长的地方被称为海洋里的沙漠,那里的海水虽然温暖、清澈但比寒冷海水的营养更少。此前,研究人员将珊瑚的生存与生活在珊瑚体内的共生藻联系起来。珊瑚为藻类提供庇护所和营养物质,并交换共生藻体内的碳水化合物。据估计,这些藻类可以为一些珊瑚提供高达95%的日常能量需求。 然而,生活在叶绿素浓度较高水域的珊瑚,其更多的能量来自于对浮游生物和其他微生物的摄食,表明一些珊瑚对藻类的依赖程度较低,这可能对珊瑚的恢复能力有一定程度的影响。叶绿素浓度是海洋营养物质的重要指标,指示着海洋表层浮游植物的数量。浮游植物是大多数海洋食物网的基础,也是浮游动物的食物,而浮游动物是珊瑚最喜爱的食物。Scripps的博士生、该研究的主要作者Michael Fox说:“文章首次为这样一个简单的假设提供了有力证据——珊瑚在食物丰富的地方会吃得更多。” 尽管听起来较为简单,但由于缺乏足够的数据和技术,珊瑚礁生态学家在过去的30到40年里一直无法对珊瑚的捕食规模进行研究。目前通常利用稳定同位素来追踪生物的代谢过程。该研究通过分析从太平洋中部采集的珊瑚标本与共生藻之间碳同位素特征的差异得出上述结论。 (刘思青 编译)